Nickel- und Kupfer-reiche Manganknollen der Tiefsee als Produkte frühdiagenetischer Vorgänge

Zusammenfassung Die Manganknollen in den Tiefseeregionen des Zentralpazifik variieren stark in ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrem mineralogischen Aufbau und ihrer äußeren Gestalt. Das von uns untersuchte Probenmaterial stammt aus der abyssalen Hügelregion zwischen der Clarion- und. der Clipperton-Bruchzone. Während Fe-reiche, Ni- und Cu-arme Knollenmeist Polyknollen - in der näheren Umgebung und auf den Hängen von submarinen Bergen vorkommen, sind in den flachen Beckenbereichen Ni-, Cu- und Mn-reiche Knollen in den obersten 5 bis 15 cm (peneliquider Bereich) der pelagischen Sedimente verbreitet. Die Bergknollen (B-Typ-Knollen) wachsen durch Ausfällung von kolloidaler Substanz (Fe-Hydroxyd- und Mn-Oxidhydrat-Sol) aus dem bodennahen Meerwasser (hydrogenetisches Wachstum), die Sedimentknollen (A-Typ-Knollen) enstehen auf Grund einer frühdiagenetischen Mobilisation und Fraktionierung von Mn (Lösung als Mn²⁺ und Wiederausfällung durch Oxydation) und bei einem Zusatzangebot an Cu, Ni und Zn durch partielle oder vollkommene Auflösung von Sedimentbestandteilen. In den Sedimentknollen sind neben Todorokitschichten auch Mikrobereiche mit erhöhten Fe- und Si-Gehalten vorhanden, die röntgenamorphe bis schwach kristallisierte, ebenfalls frühdiagenetisch gebildete Eisensilikate (Nontronit) enthalten. Ein im Zentralpazifik sehr weit verbreiteter Knollentyp (diskoidale AB-Typ-Knollen) ist allerdings durch zwei Quellen gleichzeitig versorgt worden, d. h. diese Knollen wachsen an ihrer Unterseite auf Grund frühdiagenetischer und an ihrer Oberseite auf Grund hydrogenetischer Stoffzufuhr.

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Deep-sea ferromanganese nodules of the Central Pacific Ocean display a great range of variations in their chemical composition, mineralogical property and morphological feature. The nodule and sediment samples investigated by us were taken from the bottom of the abyssal hill region between the Clarion and the Clipperton Fracture Zone. Fe-rich, Ni- and Cu-poor nodules exist, mostly in the shape of polynodules, in the surroundings and on the slopes of seamounts and hills. In contrast to this Ni-, Cu- and Mn-rich nodules are distributed in the flat basin regions and have been accumulated within the uppermost 5 to 15 cm (peneliquid layer) of the pelagic sediment. The hill nodules (B-type nodules) grow by precipitation of colloidal phases (Fe-hydroxide and hydrated Mn-oxide) from the bottom-near sea water (hydrogenetic growth). The sediment nodules (A-type nodules) are formed from an early diagenatic mobilization and fractionating of Mn (dissolution as Mn²⁺ and reprecipitation by oxidation) receiving an additional supply of Cu, Ni, and Zn by partial or complete dissolution of sediment constituents. Within the sediment nodules exist besides the layers of Todorokite also microzones containing higher contents of Si and Fe; in this nodule substance early diagenetically formed iron silicates (nontronite) could be identified being in an X-ray amorphous to weakly crystallized state. A nodule type (discoidal AB-type nodules) being most frequently distributed in the Central Pacific have been supplied by two different sources more or less simultaneously, i. e. these nodules grow at the bottom side by an early diagenetical supply from the pore water and at the top side by a hydrogenetic supply from the bottom-near seawater.

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Résumé Les nodules de manganèse des régions abyssales du Pacifique Central présentent une grande diversité dans leur composition chimique, leur structure minéralogique et leur forme. Les échantillons que nous avons étudiés sont originaires de la région des collines abyssales entre les zones de fractures de Clarion et de Clipperton. Pendant que les nodules riches en Fe et pauvres en Ni et Cu — pour la plupart des polynodules — se trouvent dans le proche entourage et sur les versants des collines abyssales, les nodules riches en Ni, Cu et Mn sont fréquents dans les 5 à 15 cm supérieurs (zone pénéliquide) des sédiments pélagiques des parties plates des bassins. Les nodules des collines (nodules du type B) se forment par précipitation de substances colloidales (sols d'hydroxydes de Fe et d'oxyhydrates de Mn) de F eau de la mer proche du fond (croissance hydrogénée); les nodules sédimentaires (nodules du type A) se forment àpartir d'une mobilisation diagénétique hâtive et du fractionnement du Mn (solution comme Mn²⁺ et précipitation nouvelle par oxydation) et par une addition supplementaire de Cu, Ni et Zn à la suite d'une dissolution partielle ou complète de composants sédimentaires. Dans les nodules sédimentaires on trouve outre des couches de todorokrite des micro-domaines avec des teneurs élevés en Fe et Si qui contiennent des silicates ferreux (nontronite) amorphes à peu cristallisés, également formés au début de la diagénèse. Cependant un type de nodules (nodules discoidaux de type AB) très largement répandu dans le Pacifique Central sédimente à deux sources simultanées, à savoir par addition de substances à leur face inférieure au début de la diagenèse et par addition de substances hydrogénétiques à leur face supérieure.

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